【大学生电子设计竞赛及学生课外科技创新培训平台】
功能/作用介绍
简介
目前我校大学生电子类的课外科技制作、实践创新以及电子设计竞赛活动已经进行得如火如荼，作为多届电子设计竞赛和多个SRTP项目的指导老师，我们发现：在以往的电子设计竞赛、科技创新活动的培训过程中，缺乏系统的、综合的培训平台。为了实现预定的题目或者任务，学生们多使用传统的多孔实验板或者手工腐蚀电路板进行电路的搭建，这种方法不仅效率低下、费时费力，而且搭建的电路极其不可靠，故障查找和电路调试困难，给学生在电子设计的实践活动中造成了极大的门槛，很大程度上影响了培训效果以及比赛成绩。
此外，在培训和指导过程中我们还发现：电子设计中的一些常用功能模块具有较高的重复性和通用性，如果能将它们设计成单独的电路模块，则可以根据不同的设计要求，对这些模块进行组合，以实现不同的功能;同时，这些模块还可以多次重复利用。
为此，我们设计了实际电子产品制作过程中常用的功能模块，在此基础上研制了该培训平台，它由以下基本模块组成：
1.ARM最小系统模块:
CPU：LPC1768，可以更换为100脚其他型号的LPC1700
时钟电路：板载32.768KHz和12MHz时钟
调试接口：引出JTAG，可以用SWD或者JTAG模式进行调试
用户接口：5个LED指示灯
电源：USB和外部输入双电源接口设计
GPIO：引出全部未使用GPIO，引脚间距2.54mm
其他资源：引出USB Device接口，可以用来评估USB HID/Mem等例子
2.FPGA最小系统模块
核心器件为FPGA芯片Altera EPM2C8，EPM2C8管脚以插针的形式从背面引出，以供外部扩展时使用;
时钟资源包括频率为66M有源晶振;
复位电路由一个复位按键和一片复位芯片组成，复位芯片为MAX811R;
接口资源包括USB Deivce接口(可作为供电电源使用)，JTAG下载接口，Config下载接口;
电源部分包括1片LM1117-3.3和1片LM1117-1.5。
3.DSP最小系统模块
处理器TMS320F28335，32位浮点高速数字处理器，工作频率150M;
片内内置256K×16-bit FLASH，可存放用户程序，FLASH可加密;
片内8K×16-bit Boot ROM;
片内OTP ROM：1K×16-bit;
片内34K×16-bit SRAM;
片内A/D：2×8通道，12-bit分辩率，80ns转换时间、0～3V量程;
片内PWM：12通道输出，6路高精度PWM (HRPWM);
1个功能指示LED，1个功能按键，1个复位按键;
4.CPLD最小系统模块
FPGA主芯片采用Altera公司高性价比CPLD：MAXII系列EPM240CT100C5
板载50MHz有源晶振。
精心的去耦设计，采用大量去耦电容。
4.5V直流电源插座。
红色电源指示灯。
带电源开关，自锁按键。
带一个绿色的用户可编程Led指示灯。
带一个可编程轻触按键。
预留外部时钟接口。
5.键盘和LED显示模块
使用ZLG7289制作的独立键盘输入和LED显示模块，采用SPI接口与单片机相连，具有功能强大、使用简单方便的特点;
6.直流电机驱动模块
采用专用的直流电机驱动芯片L298，实现直流电机的驱动。L298 芯片是一种高压、大电流双全桥式驱动器,其设计是为接受标准TTL 逻辑电平信号和驱动电感负载的, 例如继电器、圆筒形线圈、直流电动机和步进电动机。具有两抑制输人来使器件不受输入信号影响。每桥的三级管的射极是连接在一起的, 相应外接线端可用来连接外设传感电阻。可安置另一输入电源, 使逻辑能在低电压下工作。
7.步进电机驱动模块
采用L297+L298的步进电机驱动方案，实现步进电机的单片机直接控制。L297是步进电机专用控制器，它能产生4相控制信号， 可用于计算机控制的两相双极和四相单相步进电机，能够用单四拍、双四拍、四相八拍方式 控制步进电机。芯片内的PWM 斩波器电路可开关模式下调节步进电机绕组中的电机绕组中 的电流。该集成电路采用了SGS 公司的模拟/数字兼容的I2L 技术，使用5V 的电源电压， 全部信号的连接都与TFL/CMOS 或集电极开路的晶体管兼容。
8.AD采集模块
采用德州仪器公司生产的TLC2543作为AD转换芯片。TLC2543是德州仪器公司生产的12位开关电容型逐次逼近模数转换器，它具有三个控制输入端，采用简单的3线SPI串行接口可方便地与单片机进行连接，是12位数据采集系统的最佳选择器件之一。
9.地磁传感器模块
10.三轴数字陀螺模块
11.声音采集与播放模块
12.CDMA数据传输模块
13.GPRS数据传输模块
14.开关电源模块
15.线性电源模块
该培训平台专门用于大学生电子设计竞赛的培训以及学生科技创新项目的开展，一方面使学科竞赛的培训标准化和规范化，学生们可以在统一、稳定的平台上进行赛题的训练，而不必要使用传统落后的方式自己搭建不稳定的电路系统，大大增强了培训效果、提高了比赛成绩;另外一方面也降低了学生参与科技创新项目的学习门槛和设计调试难度，有利于学生开展实际电子电路的设计与制作以及软件编程的学习，以便他们更系统化地掌握所学的知识，参加课外科技实践活动。
近七年国家级、北京市级电子设计竞赛的喜人成绩以及我院科技创新项目的蓬勃开展，都在不同程度上说明了该平台在学生实践水平和创新能力提高方面所起的重要作用。
作品名称：大学生电子设计竞赛及学生课外科技创新培训平台
完成单位：北京科技大学自动化学院
